本發(fā)明涉及鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)測(cè)分磨摻燒鍋爐最低不投油燃穩(wěn)燃負(fù)荷D_min的計(jì)算模型，適用于直吹式制粉系統(tǒng)、爐內(nèi)未敷設(shè)衛(wèi)燃帶、一臺(tái)磨煤機(jī)帶一層燃燒器的大型煤粉鍋爐。

背景技術(shù)：

國內(nèi)部分電廠由于煤源問題及燃燒經(jīng)濟(jì)性問題，被迫或者主動(dòng)地?fù)綗c設(shè)計(jì)煤偏差較大的煤種。為了提高摻燒后的安全性和經(jīng)濟(jì)性，也相應(yīng)地提出了不同的優(yōu)化摻燒方式。根據(jù)《DL/T 1445‐2015電站煤粉鍋爐燃煤摻燒技術(shù)導(dǎo)則》，目前國內(nèi)主要的摻燒方式為(1)間斷性摻燒方式(2)爐外預(yù)混摻燒方式(3)分磨摻燒方式。對(duì)于分磨摻燒方式，摻燒位置將對(duì)燃燒穩(wěn)定性和燃燒經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生較大影響，如下層燃燒器摻燒燃燒性能優(yōu)良的煤種，有利于鍋爐的燃燒穩(wěn)定性，另外為了保證難燃煤種的燃盡性能，燃燒性能偏差的煤種應(yīng)該盡量摻燒在從下往上數(shù)的第二層、第三層燃燒器，也可考慮摻燒在最下層燃燒器，具體與摻燒位置和摻燒煤種的燃燒性能、鍋爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)等有關(guān)。在摻燒前，進(jìn)行燃燒穩(wěn)定性和燃燒經(jīng)濟(jì)性的預(yù)測(cè)非常重要，尤其是最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷D_min指標(biāo)，是影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性的重要指標(biāo)之一，高精度的預(yù)測(cè)結(jié)果可作為電廠摻燒的重要參考依據(jù)。目前尚未見到分磨摻燒鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷的高精度計(jì)算模型的相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)測(cè)分磨摻燒鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷D_min的計(jì)算模型，計(jì)算結(jié)果精度高，為電廠摻燒提供重要參考依據(jù)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種預(yù)測(cè)分磨摻燒鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷D_min的計(jì)算模型，包括如下步驟：

第一步：按照DL/T 1446‐2015煤粉氣流著火溫度的測(cè)定方法測(cè)試各摻燒煤種的煤粉氣流著火溫度IT_i；IT_i中下標(biāo)i對(duì)應(yīng)i層燃燒器編號(hào)；

第二步：根據(jù)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒器位置確定不同磨煤機(jī)的權(quán)重系數(shù)K_i，K_i表示了投運(yùn)燃燒器位置對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響；根據(jù)磨煤機(jī)位置確定修訂系數(shù)Z，Z反應(yīng)了停運(yùn)燃燒器位置對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響；定義折焰角對(duì)應(yīng)的水冷壁面為爐膛前墻，與之相對(duì)的水冷壁面為爐膛后墻；前后墻對(duì)沖燃燒方式和切圓燃燒方式的磨煤機(jī)的權(quán)重系數(shù)K_i和修訂系數(shù)Z按照如下方法確定：

前后墻對(duì)沖燃燒方式

對(duì)前后墻對(duì)沖燃燒方式，先從后墻位置開始對(duì)燃燒器進(jìn)行編號(hào)，最下層燃燒器標(biāo)號(hào)為1，對(duì)應(yīng)磨煤機(jī)編號(hào)為A，相應(yīng)的燃燒穩(wěn)定性權(quán)重系數(shù)K₁；從下往上數(shù)第二層燃燒器標(biāo)號(hào)為2，對(duì)應(yīng)磨煤機(jī)編號(hào)為B，相應(yīng)的燃燒穩(wěn)定性權(quán)重系數(shù)K₂；后墻燃燒器標(biāo)號(hào)完畢再進(jìn)行前墻燃燒器的編號(hào)，并以此類推。K_i從最上層燃燒器開始賦值，最上層燃燒器的燃燒穩(wěn)定性權(quán)重系數(shù)Ki＝1，從上往下數(shù)第二次燃燒器的燃燒穩(wěn)定性權(quán)重系數(shù)K_i＝2，以此類推；當(dāng)前后墻燃燒器為三層時(shí)，權(quán)重系數(shù)K_i的確定如表1所示：

表1

當(dāng)前后墻燃燒器最多為三層時(shí)，如有一側(cè)停運(yùn)中間磨煤機(jī)，如AC磨投運(yùn)B磨停運(yùn)，或者DF磨投運(yùn)E磨停運(yùn)時(shí)Z＝‐1，當(dāng)前后墻均出現(xiàn)這種情況時(shí)，則Z＝‐2；其余狀態(tài)Z＝0；

當(dāng)前后墻燃燒器最多為四層時(shí)，如有一側(cè)停運(yùn)中間兩層磨煤機(jī)，Z＝‐2，當(dāng)前后墻均出現(xiàn)這種情況時(shí)，則Z＝‐4；其余狀態(tài)Z＝0；

切圓燃燒方式

對(duì)于切圓燃燒方式，從最下層燃燒器開始編號(hào)為1，對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)編號(hào)為A，相應(yīng)的；從最下往上數(shù)第二層燃燒器開始編號(hào)為2，對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)編號(hào)為B；以此類推定義燃燒器編號(hào)、磨煤機(jī)編號(hào)。從最上層燃燒器開始燃燒穩(wěn)定性權(quán)重系數(shù)Ki的標(biāo)號(hào)，最上層燃燒器標(biāo)示為K₁，從上往下數(shù)第二層燃燒器標(biāo)號(hào)為K₂，以此類推；切圓燃燒方式對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)K_i，具體和燃燒器層數(shù)有關(guān)，當(dāng)有6層燃燒器時(shí)，如表2所示：定義最上層燃燒K₆＝1，從上往下數(shù)第二層燃燒器K₅＝2，以此類推；Z_i從最上層燃燒器賦值0開始，往下數(shù)，Z_i‐1遞增0.2，若有6層燃燒器，則Z₆＝0，Z₅＝0.2，以此類推；Z＝‐(Z₁+Z₂+。。。Z_n)，不投運(yùn)燃燒器不參與計(jì)算；

表2

第三步：計(jì)算各磨煤機(jī)摻燒煤種的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷D_mini，％；

式中：

IT_i——編號(hào)為i的燃燒器對(duì)應(yīng)煤種的煤粉氣流著火溫度，℃；

Q_{net,ar，i}——編號(hào)為i的燃燒器對(duì)應(yīng)煤種的收到基低位發(fā)熱量，MJ/kg；

q_F——BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力)工況下的鍋爐爐膛截面熱負(fù)荷，MW/m²；

q_B——BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力)工況下的鍋爐燃燒器區(qū)壁面熱負(fù)荷，MW/m²；

第四步：計(jì)算混煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷Dminh，％；

當(dāng)有停運(yùn)磨煤機(jī)時(shí)，該層燃燒器不參與D_mini、K_i計(jì)算。

本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)充分考慮了不同燃燒方式對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響。

(2)充分考慮了燃燒器布置方式對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響。

(3)充分考慮了停運(yùn)燃燒器對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響。

(4)預(yù)測(cè)結(jié)果和電廠實(shí)際運(yùn)行更為接近。

附圖說明

圖1為前后墻對(duì)沖燃燒方式前后墻燃燒器為三層示意圖。

圖2為切圓燃燒方式有六層燃燒器示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1摻燒煤種及投運(yùn)燃燒器示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2摻燒煤種及投運(yùn)燃燒器示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例3摻燒煤種及投運(yùn)燃燒器示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

600MW墻式對(duì)沖燃燒鍋爐，鍋爐設(shè)計(jì)燃用煙煤，燃燒器布置方式為前后墻各三層燃燒器對(duì)稱布置，爐膛截面熱負(fù)荷q_F＝4.47MW/m²,燃燒器區(qū)壁面熱負(fù)荷q_B＝1.64MW/m²。電廠擬摻燒貧煤，摻燒時(shí)的煙煤和貧煤的收到基低位發(fā)熱量Q_net,v,ar分別為23.00MJ/kg和24.25MJ/kg。

摻燒煤種及投運(yùn)燃燒器狀態(tài)如圖3所示：

第一步：按照DL/T 1446‐2015煤粉氣流著火溫度的測(cè)定方法測(cè)試各摻燒煤種的煤粉氣流著火溫度IT_i；IT_i中下標(biāo)i對(duì)應(yīng)i層燃燒器編號(hào)；

煙煤的煤粉氣流著火溫度IT₁＝IT₂＝IT₄＝520℃

貧煤的煤粉氣流著火溫度IT₅＝730℃

第二步：根據(jù)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒器位置確定不同磨煤機(jī)的權(quán)重系數(shù)K_i，K_i表示了投運(yùn)燃燒器位置對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響；根據(jù)磨煤機(jī)位置確定修訂系數(shù)Z，Z反應(yīng)了停運(yùn)燃燒器位置對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響；定義折焰角對(duì)應(yīng)的水冷壁面為爐膛前墻，與之相對(duì)的水冷壁面為爐膛后墻，如圖1和圖2所示。

本期鍋爐為前后墻對(duì)沖燃燒方式，各層磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒穩(wěn)定性權(quán)重系數(shù)K_i，不投粉的燃燒器不賦值。

前后墻均未出現(xiàn)停運(yùn)中間磨的情況，Z＝0。

第三步：計(jì)算各磨煤機(jī)摻燒煤種的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷D_mini，％；

式中：

IT_i——編號(hào)為i燃燒器的對(duì)應(yīng)煤種的煤粉氣流著火溫度，℃；

Q_net,ar，i——編號(hào)為i燃燒器的對(duì)應(yīng)煤種的收到基低位發(fā)熱量，MJ/kg；

q_F——BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力)工況下的鍋爐爐膛截面熱負(fù)荷，MW/m²；

q_B——BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力)工況下的鍋爐燃燒器區(qū)壁面熱負(fù)荷，MW/m²；

煙煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷：

貧煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷：

第四步：計(jì)算混煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷Dminh，％；

當(dāng)有停運(yùn)磨煤機(jī)時(shí)，該層燃燒器不參與D_mini、K_i計(jì)算。

實(shí)施例2：

600MW墻式對(duì)沖燃燒鍋爐，鍋爐設(shè)計(jì)燃用煙煤，燃燒器布置方式為前后墻各三層燃燒器對(duì)稱布置，截面熱負(fù)荷q_F＝4.47MW/m²,截面熱負(fù)荷q_B＝1.64MW/m²。電廠擬摻燒貧煤，摻燒時(shí)的煙煤和貧煤的收到基低位發(fā)熱量Q_net,v,ar分別為23.00MJ/kg和24.25MJ/kg。

摻燒煤種及投運(yùn)燃燒器狀態(tài)如圖4所示：

第一步：按照DL/T 1446‐2015煤粉氣流著火溫度的測(cè)定方法測(cè)試各摻燒煤種的煤粉氣流著火溫度IT_i；IT_i中下標(biāo)i對(duì)應(yīng)i層燃燒器編號(hào)；

煙煤的煤粉氣流著火溫度IT₁＝IT₂＝IT₄＝520℃

貧煤的煤粉氣流著火溫度IT₅＝730℃

第二步：根據(jù)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒器位置確定不同磨煤機(jī)的權(quán)重系數(shù)K_i，K_i表示了投運(yùn)燃燒器位置對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響；根據(jù)磨煤機(jī)位置確定修訂系數(shù)Z，Z反應(yīng)了停運(yùn)燃燒器位置對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響；定義折焰角對(duì)應(yīng)的水冷壁面為爐膛前墻，與之相對(duì)的水冷壁面為爐膛后墻，如圖1和圖2所示。

本期鍋爐為前后墻對(duì)沖燃燒方式，各層磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒穩(wěn)定性權(quán)重系數(shù)K_i，不投粉的燃燒器不賦值。

后墻出現(xiàn)停運(yùn)中間磨的情況，Z＝‐1。

第三步：計(jì)算各磨煤機(jī)摻燒煤種的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷D_mini，％；

式中：

IT_i——編號(hào)為i的燃燒器對(duì)應(yīng)煤種的煤粉氣流著火溫度，℃；

Q_{net,ar，i}——編號(hào)為i的燃燒器對(duì)應(yīng)煤種的收到基低位發(fā)熱量，MJ/kg；

q_F——BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力)工況下的鍋爐爐膛截面熱負(fù)荷，MW/m²；

q_B——BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力)工況下的鍋爐燃燒器區(qū)壁面熱負(fù)荷，MW/m²；

煙煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷：

貧煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷：

第四步：計(jì)算混煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷D_minh，％；

當(dāng)有停運(yùn)磨煤機(jī)時(shí)，該層燃燒器不參與D_mini、K_i計(jì)算。

實(shí)施例3：

1000MW切圓燃燒鍋爐，鍋爐設(shè)計(jì)燃用煙煤，六層燃燒器，爐膛截面熱負(fù)荷q_F＝4.90MW/m²,燃燒器區(qū)壁面熱負(fù)荷q_B＝1.10MW/m²。電廠設(shè)計(jì)燃用神華煤，為提高燃燒經(jīng)濟(jì)性，電廠擬摻燒無煙煤，摻燒時(shí)的煙煤和無煙煤的收到基低位發(fā)熱量Q_net,v,ar分別為23.13MJ/kg和24.98MJ/kg。

摻燒煤種及投運(yùn)燃燒器狀態(tài)如圖4所示：

第一步：按照DL/T 1446‐2015煤粉氣流著火溫度的測(cè)定方法測(cè)試各摻燒煤種的煤粉氣流著火溫度IT_i；IT_i中下標(biāo)i對(duì)應(yīng)i層燃燒器編號(hào)；

煙煤的煤粉氣流著火溫度IT₁＝IT₃＝IT₅＝540℃

無煙煤的煤粉氣流著火溫度IT₂＝780℃

第二步：根據(jù)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的燃燒器位置確定不同磨煤機(jī)的權(quán)重系數(shù)K_i，K_i表示了投運(yùn)燃燒器位置對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響；根據(jù)磨煤機(jī)位置確定修訂系數(shù)Z，Z反應(yīng)了停運(yùn)燃燒器位置對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響；定義折焰角對(duì)應(yīng)的水冷壁面為爐膛前墻，與之相對(duì)的水冷壁面為爐膛后墻，如圖1和圖2所示。

對(duì)于本期切圓燃燒鍋爐，按照切圓燃燒方式的Ki和Zi的選取規(guī)定，Ki取值參見下標(biāo)，Z＝‐Z₄＝‐0.4

第三步：計(jì)算各磨煤機(jī)摻燒煤種的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷D_mini，％；

式中：

IT_i——編號(hào)為i的燃燒器對(duì)應(yīng)煤種的煤粉氣流著火溫度，℃；

Q_{net,ar，i}——編號(hào)為i的燃燒器對(duì)應(yīng)煤種的收到基低位發(fā)熱量，MJ/kg；

q_F——BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力)工況下的鍋爐爐膛截面熱負(fù)荷，MW/m²；

q_B——BMCR(鍋爐最大連續(xù)出力)工況下的鍋爐燃燒器區(qū)壁面熱負(fù)荷，MW/m²；

煙煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷：

無煙煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷：

第四步：計(jì)算混煤的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷Dminh，％；

當(dāng)有停運(yùn)磨煤機(jī)時(shí)，該層燃燒器不參與D_mini、K_i計(jì)算。